ارایه یک مدل خرابی ریزمکانیکی برای مواد شکننده تحت بارگذاری فشاری تک محوره با نرخ کرنش بالا

در دهه های اخیر مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای مطالعه خرابی مواد سنگی توسط محققان متعددی به کار برده شده اند. بیشتر مدل های خرابی پدیدارشناسانه از اصول ترمودینامیک برگشت ناپذیر برای حل مساله استفاده می کنند. از آنجایی که در مدل های خرابی پدیدارشناسانه برای حل فرآیند خرابی در مواد شکننده فیزیک واقعی فرآیند خرابی در مواد شکننده چندان در نظر گرفته نمی شود, بنابراین مدل های خرابی ریزمکانیکی روش های نوینی برای در نظر گرفتن فیزیک واقعی مساله در ریز مقیاس به ویژه جوانه زنی و رشد ترک های بال دار از ریزترک های اولیه اند که مورد توجه محققان قرار گرفته اند. لغزش اصطکاکی بر سطوح ریزترک های بسته موجب تغییرشکل های غیرخطی و جوانه زنی ترک های بال دار از نوک ریزترک های اولیه می شوند. از آنجایی که مواد سنگی توزیع مختلفی از ریزترک های اولیه از نظر اندازه و جهت دارند, تحت بارگذاری دینامیکی همه ریزترک های ذاتی موجود در مواد سنگی فعال شده و رشد می کنند. اندرکنش ریزترک ها با یکدیگر و بهم پیوستن آن ها نقش مهمی در میزان خرابی تجمعی و تشکیل صفحه شکست بزرگ مقیاس در مواد سنگی دارد. روش های همگن سازی مختلفی از قبیل توزیع رقیق, موری-تاناکا, خودسازگار و پونته-کاستاندا برای محاسبه پارامترهای معادل مکانیکی به کار برده می شوند. در این مطالعه از روش همگن سازی خودسازگار (SCS) برای تعیین پارامترهای همگن سازی شده محیط معادل نمونه سنگی تحت بارگذاری فشاری دینامیکی تک محوره استفاده شده است. الگوریتم مدل خرابی توسعه داده شده در محیط نرم افزار تجاری تفاضل محدود (FLAC) کدنویسی شده است. در این مطالعه با استفاده از مدل خرابی توسعه داده شده مقاومت نمونه سنگی در شرایط آزمایش مقاومت فشاری تک محوره به ازای نرخ های کرنش مختلف و با مقادیر بالا مدلسازی و تحلیل شده است. نتایج تحلیل ها و شبیه سازی ها وابستگی مقاومت حداکثری نمونه به نرخ کرنش اعمالی را نشان می دهد. هم چنین مطابق با نتایج, با افزایش نرخ بارگذاری میزان مقاومت فشاری نمونه افزایش می یابد.